調(diào)制種類和各種調(diào)制原理

將傳輸?shù)男畔⒓虞d于激光輻射的過程稱為激光調(diào)制。光調(diào)制指的是使光信號的一個(gè)或幾個(gè)特征參量按被傳送信息的特征變化，以實(shí)現(xiàn)信息檢測傳送目的的方法。光調(diào)制可分為強(qiáng)度調(diào)制、相位調(diào)制、偏振調(diào)制、頻率和波長調(diào)制。下面將分別介紹各種調(diào)制的原理和方法。

光強(qiáng)度調(diào)制

光強(qiáng)度調(diào)制是以光的強(qiáng)度作為調(diào)制對象，利用外界因素使待測的直流或緩慢變化的光信號轉(zhuǎn)換成以某一較快頻率變化的光信號，這樣，就可采用交流選頻放大器放大，然后把待測的量連續(xù)測量出來。

光相位調(diào)制

利用外界因素改變光波的相位，通過檢測相位變化來測量物理量的原理稱為光相位調(diào)制。光波的相位由光傳播的物理長度、傳播介質(zhì)的折射率及其分布等參數(shù)決定，也就是說改變上述參量即可產(chǎn)生光波相位的變化，實(shí)現(xiàn)相位調(diào)制。

光偏振調(diào)制

利用偏振光振動面旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)光調(diào)制最簡單的方法是用兩塊偏振器相對轉(zhuǎn)動，按馬呂斯定理，輸出光強(qiáng)為 I=I₀cos²α，式中I₀為兩偏振器主平面一致時(shí)所通過的光強(qiáng)；α為兩偏振器主平面間的夾角。

頻率和波長調(diào)制

利用外界因素改變光的頻率或光的波長，通過檢測光的頻率或光的波長的變化來測量外界的物理量的原理，稱為光的頻率和波長調(diào)制。

電光調(diào)制

利用電光效應(yīng)實(shí)現(xiàn)的調(diào)制叫電光調(diào)制。電光調(diào)制的物理基礎(chǔ)是電光效應(yīng)，即是某些晶體在外加電場的作用下，其折射率將發(fā)生變化，當(dāng)光波通過此介質(zhì)時(shí)，其傳輸特性就受到影響而改變。調(diào)制晶體是電光調(diào)制器的核心部件，它按一定的方向加工成圓柱體或長方形體狀。

電光調(diào)制器利用電光效應(yīng)工作的光調(diào)制器，將信息加載于激光的過程稱之為調(diào)制，完成這一過程的裝置稱為調(diào)制器，其中激光稱為載波；起控制作用的低頻信息稱為調(diào)制信號，電光調(diào)制屬于外調(diào)制，即在激光器外的光路中進(jìn)行調(diào)制。目前光通訊領(lǐng)域所用的電光調(diào)制器大多是鈮酸鋰材料做得光波導(dǎo)強(qiáng)度調(diào)制器。

電光調(diào)制的分類

電光調(diào)制按其調(diào)制的性質(zhì)可以分為調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相及強(qiáng)度調(diào)制等。

• 振幅調(diào)制：就是使載波的振幅隨著調(diào)制信號的規(guī)律而變化的震蕩，簡稱調(diào)幅；
• 調(diào)頻和調(diào)相：頻率調(diào)制和相位調(diào)制，就是光載波的頻率或者相位隨著調(diào)制信號的變化規(guī)律而改變的震蕩，因?yàn)檫@兩種調(diào)制波都表現(xiàn)為總相角ψ(τ)的變化，因此統(tǒng)稱為角度調(diào)制。
• 強(qiáng)度調(diào)制：就是光載波的強(qiáng)度（光強(qiáng)）隨調(diào)制信號規(guī)律而變化的激光震蕩。

激光調(diào)制通常多采用強(qiáng)度調(diào)制形式，這是因?yàn)榻邮掌鳎ㄌ綔y器）一般都是直接的響應(yīng)其所接收的光強(qiáng)度變化的緣故。

圖1是典型的電光強(qiáng)度調(diào)制器示意圖，電光晶體(例如KDP晶體)放在一對正交偏振器之間，對晶體實(shí)行縱向運(yùn)用，則加電場后的晶體感應(yīng)主軸x1′、x2′方向，相對晶軸x1、x2方向旋轉(zhuǎn)45°，并與起偏器的偏振軸P1成45°夾角。

圖1縱向電光強(qiáng)度調(diào)制器示意圖（電光晶體KDP）

通過計(jì)算得到檢偏器輸出的光強(qiáng)I與通過起偏器輸入的光強(qiáng)I0之比為

當(dāng)光路中未插入1/4波片時(shí)，上式的j即是電光晶體的電光延遲。且

所以

稱

為光強(qiáng)透過率(%)， 它隨外加電壓的變化如圖2所示 I0

圖2光強(qiáng)透過率隨外加電壓變化圖

如果外加電壓是正弦信號

則透過率為

該式說明，一般的輸出調(diào)制信號不是正弦信號，它們發(fā)生了畸變，如圖2中曲線 3所示。如果在光路中插入1/4波片，則光通過調(diào)制器后的總相位差是(π/2+φ)，因此有

工作點(diǎn)由O移到A點(diǎn)。在弱信號調(diào)制時(shí)，

，

上式可近似表示為

可見，當(dāng)插入1/4波片后，一個(gè)小的正弦調(diào)制電壓將引起透射光強(qiáng)在50%透射點(diǎn)附近作正弦變化，如圖2中的曲線4所示。 從而實(shí)現(xiàn)了輸出調(diào)制信號相對于輸入信號的線性響應(yīng)。

聲光調(diào)制

聲光調(diào)制的物理基礎(chǔ)是聲光效應(yīng)，聲光效應(yīng)是指光波在介質(zhì)中傳播時(shí)，被超生波場衍射或散射的現(xiàn)象。介質(zhì)的折射率周期變化形成折射率光柵時(shí)，光波在介質(zhì)中傳播就會發(fā)生衍射現(xiàn)象，衍射光的強(qiáng)度、頻率和方向等將隨著超生場的變化而變化。聲光調(diào)制是利用聲光效應(yīng)將信息加載于光頻載波上的一種物理過程，調(diào)制信號是以電信號（調(diào)幅）形式作用于電-聲換能器上，將相應(yīng)的電信號轉(zhuǎn)化成超聲場，當(dāng)光波通過聲光介質(zhì)時(shí)，由于聲光作用，使光載波受到調(diào)制而成為“攜帶”信息的強(qiáng)度調(diào)制波。聲光調(diào)制器是由聲光介質(zhì)，電-聲換能器，吸聲（或反射）裝置及驅(qū)動電源等組成。

超聲波是一種彈性波，當(dāng)它通過介質(zhì)時(shí)，介質(zhì)中的各點(diǎn)將出現(xiàn)隨時(shí)間和空間周期性變化的彈性應(yīng)變。由于彈光效應(yīng)，介質(zhì)中各點(diǎn)的折射率也會產(chǎn)生相應(yīng)的疏密周期性變化。這樣聲光介質(zhì)在超聲波的作用下，就變成了一個(gè)等效的相位光柵，當(dāng)光通過有超聲波作用的介質(zhì)時(shí)，相位就要受到調(diào)制，其結(jié)果如同它通過一個(gè)衍射光柵，光柵間距等于聲波波長，光束通過這個(gè)光柵時(shí)就要產(chǎn)生衍射，這就是聲光效應(yīng)。衍射光的強(qiáng)度、頻率和方向?qū)㈦S超聲波而變化。聲光調(diào)制器就是利用這一原理而實(shí)現(xiàn)光束調(diào)制或偏轉(zhuǎn)的。

聲波在介質(zhì)中傳播分為行波和駐波兩種形式，行波所形成的聲光柵其柵面是在空間移動的。介質(zhì)折射率的增大和減小是交替變化的，并且以超聲波的速度向前推進(jìn)。介質(zhì)中折射率的變化如圖3所示，在聲光介質(zhì)中，兩列相向而行的超聲波（其波長、相位和振幅均相同）產(chǎn)生疊加，在空間將形成超聲駐波。聲駐波形成的聲光柵在空間是固定的。聲波在一個(gè)周期T內(nèi)，介質(zhì)將兩次出現(xiàn)疏密層，且在波節(jié)處密度保持不變，因而折射率每隔半個(gè)周期（T/2）在波腹處變化一次，即由極大值變?yōu)闃O小值，或由極小值變?yōu)闃O大值，在兩次變化的某一瞬間介質(zhì)各部分折射率相同，相當(dāng)于一個(gè)不受超聲場作用的均勻介質(zhì)。

圖3介質(zhì)中折射率隨超聲波的變化圖

按照超聲波頻率的高低和介質(zhì)中聲光相互作用長度的不同，由聲光效應(yīng)產(chǎn)生的衍射有兩種常用的極端情況：拉曼—奈斯(Raman-Nath)衍射和布拉格衍射。衡量這兩類衍射的參量是

式中，L是聲光相互作用長度；λ是通過聲光介質(zhì)的光波長； λs是超聲波長。當(dāng)Q≤0.3時(shí)，為拉曼—奈斯衍射。當(dāng)Q≥4π時(shí)，為布拉格衍射。而在0.3<Q<4π的中間區(qū)內(nèi)，衍射現(xiàn)象較為復(fù)雜，通常的聲光器件均不工作在這個(gè)范圍內(nèi)。

1.拉曼－奈斯衍射

在超聲波頻率較低，且聲光介質(zhì)的厚度L又比較小的情況下，當(dāng)激光垂直于超聲場的傳播方向入射到聲光介質(zhì)中時(shí)，將產(chǎn)生明顯的拉曼－奈斯聲光衍射現(xiàn)象，如圖4所示。在這種情況下，超聲光柵類似于平面光柵，當(dāng)光通過時(shí)，將產(chǎn)生多級衍射，而且各級衍射的極大值對稱分布在零級條紋的兩側(cè)，其強(qiáng)度依次遞減。

圖4拉曼－奈斯衍射圖

假設(shè)頻率為Ω的超聲波是沿x1方向傳播的平面縱波，波矢為Ks，則如圖4所示，在介質(zhì)中將引起正弦形式的彈性應(yīng)變 相應(yīng)地將引起折射率橢球的變化，聲光介質(zhì)在超聲波作用下，折射率沿x1方向出現(xiàn)了正弦形式的增量，因而聲光介質(zhì)沿x1方向的折射率分布為

如果光通過這種折射率發(fā)生了變化的介質(zhì)， 就會產(chǎn)生衍射。 根據(jù)理論分析，各級衍射光的衍射角θ滿足如下關(guān)系：

相應(yīng)于第m級衍射的極值光強(qiáng)為

式中，I_i是入射光強(qiáng)，

V=2Π(?n)Mλ表示光通過聲光介質(zhì)后， 由于折射率變化引起的附加相移，Jm(V)

是第m階貝塞爾函數(shù)， 由于

所以，在零級透射光兩邊，同級衍射光強(qiáng)相等，這種各級衍射光強(qiáng)的對稱分布是拉曼－奈斯型衍射的主要特征之一。相應(yīng)各級衍射光的頻率為ω+mΩ，即衍射光相對入射光有一個(gè)多普勒頻移。 超聲駐波的情況

在光電子技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用中，聲光介質(zhì)中的超聲波可能是一個(gè)聲駐波，在這種情況下，介質(zhì)中沿x1方向的折射率分布為 n(x1,t)=n0+(Δn)MsinΩtsin Ksx1 光通過這種聲光介質(zhì)時(shí)，其衍射極大的方位角θ仍滿足

λssinθ=mλ m=0, ±1, …

各級衍射光強(qiáng)將隨時(shí)間變化，正比于J2m(VsinΩt)，以2Ω的頻率被調(diào)制。這一點(diǎn)是容易理解的:因?yàn)槁曬v波使得聲光介質(zhì)內(nèi)各點(diǎn)折射率增量在半個(gè)聲波周期內(nèi)均要同步地由“+”變到“-”， 或由“-”變到“+”一次， 故在其越過零點(diǎn)的一瞬間， 各點(diǎn)的折射率增量均為零，此時(shí)各點(diǎn)的折射率相等， 介質(zhì)變?yōu)闊o聲場作用情況， 相應(yīng)的非零級衍射光強(qiáng)必為零。此外，理論分析指出，在聲駐波的情況下，零級和偶數(shù)級衍射光束中， 同時(shí)有頻率為ω,ω±2Ω，ω±4Ω，… 的頻率成分;在奇數(shù)級衍射光束中，則同時(shí)有頻率為ω±Ω,ω±3Ω，… 的頻

率成分。

2．布拉格衍射

在實(shí)際應(yīng)用的聲光器件中，經(jīng)常采用布拉格衍射方式工作。 布拉格衍射是在超聲波頻率較高，聲光作用區(qū)較長，光線與超聲波波面有一定角度斜入射時(shí)發(fā)生的。 這種衍射工作方式的顯著特點(diǎn)是衍射光強(qiáng)分布不對稱，而且只有零級和+1或-1級衍射光，如果恰當(dāng)?shù)剡x擇參量，并且超聲功率足夠強(qiáng)，可以使入射光的能量幾乎全部轉(zhuǎn)移到零級或1級衍射極值方向上。 因此， 利用這種衍射方式制作的聲光器件，工作效率很高。

圖5布拉格衍射圖

布拉格衍射光強(qiáng)

由光的電磁理論可以證明，對于頻率為ω的入射光， 其布拉格衍射的±1級衍射光的頻率為ω±Ω， 相應(yīng)的零級和1級衍射光強(qiáng)分別為

式中，V是光通過聲光介質(zhì)后，由折射率變化引起的附加相移。 可見，當(dāng)V/2=π／2I0=0,I1=Ii。這表明，通過適當(dāng)?shù)乜刂迫肷涑暪β士梢詫⑷肷涔夤β嗜哭D(zhuǎn)變?yōu)?級衍射光功率。根據(jù)這一突出特點(diǎn)，可以制作出轉(zhuǎn)換效率很高的聲光器件。

電光調(diào)制器EOM種類

電光調(diào)制器有很多種，根據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)可以分成不同的類別：

? 根據(jù)電極結(jié)構(gòu)不同，EOM可以分為集總參數(shù)調(diào)制器和行波調(diào)制器；

? 根據(jù)波導(dǎo)結(jié)構(gòu)不同，EOM可以分為Mach-Zehnder干涉式強(qiáng)度調(diào)制器和定向耦合式強(qiáng)度調(diào)制器；

? 根據(jù)通光方向與電場方向的關(guān)系，EOM可以分為縱向調(diào)制器和橫向調(diào)制器。縱向電光調(diào)制器具有結(jié)構(gòu)簡單、工作穩(wěn)定（與偏振無關(guān)），不存在自然雙折射的影響等優(yōu)點(diǎn)，其缺點(diǎn)是半波電壓太高，特別在調(diào)制頻率較高時(shí)，功率損耗比較大；KDP晶體橫向電光調(diào)制的主要缺點(diǎn)是存在自然雙折射引起的相位延遲，可采用“組合調(diào)制器”的結(jié)構(gòu)予以補(bǔ)償。

LN電光波導(dǎo)相位調(diào)制器結(jié)構(gòu)示意圖

M-Z干涉儀波導(dǎo)調(diào)制器結(jié)構(gòu)示意圖

定向耦合式強(qiáng)度調(diào)制器結(jié)構(gòu)示意圖

聲光與電光技術(shù)的應(yīng)用

一、聲光技術(shù)的應(yīng)用

1、聲光技術(shù)在信號處理中的應(yīng)用

隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，要求信號處理系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)并行處理的能力。數(shù)字信號處理技術(shù)雖然發(fā)展迅速，但在實(shí)現(xiàn)并行處理方面也受到一定的局限性。而唯有光學(xué)系統(tǒng)具有高度的并行處理能力和特有的寬帶性能。因此本質(zhì)上就具有并行處理能力的光學(xué)和具有高效率換能器的結(jié)合——聲光器件就顯示出了巨大的優(yōu)勢，聲光器件能夠在高密度的信號環(huán)境中實(shí)現(xiàn)多通道瞬時(shí)并行快速處理，并越來越多地應(yīng)用的軍事領(lǐng)域，如敵方信號的無源攔截與分析，雷達(dá)信號處理，擴(kuò)頻通信和數(shù)據(jù)傳輸?shù)阮I(lǐng)域。

聲光信號在信號處理中的應(yīng)用分為兩大類，即在頻域和時(shí)域中的應(yīng)用。聲光信號處理在頻域領(lǐng)域通過頻譜分析和傅立葉變換來實(shí)現(xiàn)。在時(shí)域里通過信號的卷積和相關(guān)來實(shí)現(xiàn)。

2、聲光技術(shù)在光計(jì)算領(lǐng)域的應(yīng)用

早在上一世紀(jì)60年代，人們就開展了光計(jì)算的探索研究。由于受到科學(xué)技術(shù)發(fā)展水平的制約，在研究光計(jì)算元器件方面并沒有明顯的進(jìn)展。隨著模擬聲光信號處理的成功，以及聲光器件本身的并行處理能力，同時(shí)還具有大的時(shí)間帶寬積等特點(diǎn)，因此利用聲光器件就有可能實(shí)現(xiàn)對信號的并行快速處理能力。因此適合用于各種聲光代數(shù)處理器，以及各種新型聲光邏輯元件。

由于聲光布拉格衍射光的強(qiáng)度為輸入光強(qiáng)度與衍射效率之積，因此可以利用聲光器件實(shí)現(xiàn)乘法運(yùn)算。把其中的一個(gè)乘數(shù)的電信號加入到聲光壓電換能器上，于是在聲光介質(zhì)中就會產(chǎn)生一個(gè)可動的聲學(xué)衍射光柵，其衍射效率正比于驅(qū)動信號強(qiáng)度，而代表另一乘數(shù)的電信號則用來調(diào)制光源，則光源輸出光強(qiáng)度正比于該乘數(shù)。當(dāng)光束按布拉格角入射到聲光池時(shí)，就與聲光發(fā)生互作用，產(chǎn)生衍射光。此衍射光的強(qiáng)度正比于入射光強(qiáng)度與衍射效率之積，因此它代表了了個(gè)乘數(shù)之積。若采用多路聲光器件和多路激光輸入，則可同時(shí)完成多路乘法，因此，利用聲光布拉格池作為信號處理器，在本質(zhì)上具有并行處理和流水線的特點(diǎn)，具有高速并行處理能力。其缺點(diǎn)是輸出的可分辨點(diǎn)數(shù)受到聲光布拉格池的時(shí)間帶寬積的限制。

利用聲光布拉格池可以實(shí)現(xiàn)矩陣-矢量乘法，矩陣-矩陣乘法，三重矩陣積，求矩陣本征值等基本代數(shù)運(yùn)算。可以用來求解線性方程組和微分方程等。人們已經(jīng)提出了各種不同的代數(shù)處理器，如：

• 單換能器聲光矩陣乘法器
• 多換能器聲光矩陣乘法器
• 數(shù)字聲光精密矩陣乘法器
• 系數(shù)聲光乘法器
• 用于求解線性代數(shù)方程組的并行聲光脈動處理器
• 用于求解三角線性代數(shù)方程組的并行聲光脈動處理器

3、聲光技術(shù)在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用

聲光器件在軍事上也有廣泛應(yīng)用，利用聲光技術(shù)制作的雷達(dá)波譜分析器，可以使外來的雷達(dá)信號與本機(jī)內(nèi)半導(dǎo)體激光器產(chǎn)生的振蕩信號經(jīng)混頻，放大后，驅(qū)動聲光調(diào)制器，產(chǎn)生超聲波，當(dāng)外來信號變化時(shí)，超聲波長也變化，衍射光的角度也變化，反映在二極管列陣上，從而識別敵方雷達(dá)信號。同時(shí)，各種新型結(jié)構(gòu)的聲光器件，如時(shí)間積分以及混合時(shí)間、空間、頻率多路復(fù)用的聲光相關(guān)器的出現(xiàn)，大大拓展了聲光相關(guān)器的能力及靈活性。

4、聲光技術(shù)在其他領(lǐng)域的應(yīng)用

隨著激光技術(shù)、光通信技術(shù)、光學(xué)傳感等利用激光技術(shù)進(jìn)行測量技術(shù)的飛速發(fā)展，聲光器件在上述領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。

聲光器件在激光領(lǐng)域的應(yīng)用主要是利用聲光作用對激光束的調(diào)制和偏轉(zhuǎn)控制來實(shí)現(xiàn)激光束的快掃描。聲光器件具有無機(jī)械振動，高速和壽命長的特點(diǎn)，缺點(diǎn)是沒有電光器件調(diào)制速度快。但聲光器件具有溫度穩(wěn)定性高，消光比大等優(yōu)點(diǎn)。因此聲光器件廣泛應(yīng)用于激光記錄，測量和顯示等領(lǐng)域。如激光大屏幕顯示，激光傳真，激光打印等，此外在激光技術(shù)中還利用聲光器件調(diào)Q，鎖模作用來實(shí)現(xiàn)激光的調(diào)Q及鎖模，以獲得高功率的超短脈沖。

在光通訊和光纖傳感技術(shù)中，主要利用聲光器件的移頻作用實(shí)現(xiàn)相干光通訊和干涉性光纖傳感，是光線陀螺等高靈敏度，高精度光纖傳感器中的關(guān)鍵器件。其突出的優(yōu)點(diǎn)是把聲光互作用和光纖相結(jié)合，做成光纖聲光器件。

近年來，聲光器件以其性能優(yōu)越、品種繁多，逐步形成是具有突出特點(diǎn)的新型光電子器件。其中，聲光調(diào)制器、Q開關(guān)、鎖模器、移頻器、偏轉(zhuǎn)器、可調(diào)濾光器、超聲流量計(jì)等在不同領(lǐng)域得到快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。其中根據(jù)報(bào)道，利用聲光技術(shù)的新型激光精密照排機(jī)，使照排速度更快，照排精度更高，操作功能更強(qiáng)，在印刷排版業(yè)有良好的應(yīng)用前景。

二、電光技術(shù)的應(yīng)用

利用電光效應(yīng)對光束進(jìn)行調(diào)制的過程稱為電光調(diào)制，電光調(diào)制技術(shù)的在二十世紀(jì)六十年代，人們已經(jīng)利用電光效應(yīng)進(jìn)行光束調(diào)制和偏轉(zhuǎn)，現(xiàn)以在光掃描、光存儲、光顯示等領(lǐng)域中有廣泛的應(yīng)用。

1、電光調(diào)制在光通信中的應(yīng)用

通信系統(tǒng)是將用戶的信息(例如語言、圖像和數(shù)據(jù)等)?利用電光調(diào)制到載送信息的載波上，然后經(jīng)傳播介質(zhì)將載有信息的載波傳送到接收方，接收方再用解調(diào)的手段，從載有信息的載波中將接收方所需的用戶信息取出。光通信是以光作為載波，以大氣或光纖作為傳輸介質(zhì)，通過調(diào)制使用戶信息加載于光波上，接收方由光接收器鑒別并還原成原來的信息。同聲光調(diào)制一樣，電光調(diào)制屬于外調(diào)制。

激光器發(fā)射出去的光束是一種不載有任何信息的連續(xù)光波，這種光波經(jīng)過電光調(diào)制器，可以使一個(gè)隨時(shí)間變化的電信號轉(zhuǎn)換成光信號，經(jīng)大氣或光纖傳至光接收機(jī)。由于外調(diào)制方法不需要使用半導(dǎo)體器件組成的驅(qū)動電路，其調(diào)制速率不受器件工作速率的限制，因此，調(diào)制速率比內(nèi)調(diào)制的調(diào)制速率要高出一個(gè)數(shù)量級，對光源的影響也小。而且采用外調(diào)制方法有利于使用集成光路技術(shù)制造集成光發(fā)射機(jī)，在未來的高速率、大容量的光纖通信中具有廣闊的發(fā)展前景。

電光調(diào)制方法的優(yōu)點(diǎn)

在于：時(shí)間響應(yīng)快，反應(yīng)靈敏，可做高速電光開關(guān)；除光源和電源外，其它部分可集中裝在一個(gè)小盒里，尺寸較小。但工作電壓過大，對器件性能參數(shù)要求較高，在一定程度上限制了它的應(yīng)用范圍。

2、電光調(diào)制在激光調(diào)Q中的應(yīng)用

激光調(diào)Q是將激光能量壓縮到寬度極窄的脈沖中發(fā)射，從而使光源的峰值功率可提高幾個(gè)量級。這種強(qiáng)的相干輻射光與物質(zhì)相互作用，會產(chǎn)生一系列具有重大意義的新現(xiàn)象和新技術(shù)，是進(jìn)行科學(xué)研究以及激光測距、激光雷達(dá)、高速全息照相等應(yīng)用技術(shù)的重要光源。

利用晶體的電光效應(yīng)，可以做成電光Q開關(guān)調(diào)制器，其工作過程為：YAG晶體在氙燈的光泵下發(fā)射自然光，通過偏振器后，變成沿X方向的線偏振光，若電光晶體上未加調(diào)制電壓，光沿軸線方向(光軸)?通過晶體，其偏振狀態(tài)不發(fā)生變化，經(jīng)全反射鏡反射后，再次通過調(diào)制晶體和偏振器。電光Q開關(guān)處于“打開”狀態(tài)。如果在調(diào)制晶體上施加π/4電壓，由于電光效應(yīng)，沿X方向的線偏振光通過調(diào)制晶體后，兩分量之間便產(chǎn)生π/2的相位差，經(jīng)全反射鏡反射再次通過調(diào)制晶體，又會產(chǎn)生π/2的相位差，往返一次共產(chǎn)生π相位差，合成后得到沿Y方向的線偏振光，無法通過偏振器，電光Q關(guān)處于“關(guān)閉”狀態(tài)。因此，如果在氙燈剛開始點(diǎn)燃時(shí)，事先在調(diào)制晶體上加上λ/?4?電壓，使諧振腔處于“關(guān)閉”的低Q值狀態(tài)，阻斷激光振蕩的形成。等到激光上能級反轉(zhuǎn)的粒子數(shù)累積到最大值時(shí)，突然撤掉晶體上的λ/4電壓，使激光器瞬間處于高Q值狀態(tài)，產(chǎn)生雪崩式的激光振蕩，就獲得峰值功率極高的巨脈沖激光輸出。電光調(diào)Q具有開關(guān)時(shí)間短(約10-9s)，效率高，調(diào)Q時(shí)刻可以精確控制，輸出脈沖寬度窄(10～20?ns)?，峰值功率高(幾十MW以上)等優(yōu)點(diǎn)，是目前應(yīng)用較廣的一種調(diào)Q技術(shù)。

3、電光調(diào)制在激光測距中的應(yīng)用

常用的激光測距可分為連續(xù)波激光測距和脈沖激光測距兩種。He-Ne激光器發(fā)出的連續(xù)光，經(jīng)過電光調(diào)制器，其光強(qiáng)度受到調(diào)制，它的兩個(gè)峰值之間的間隔，正好是電振蕩的半個(gè)波長。調(diào)制光射向設(shè)置有反射鏡的目標(biāo)，反射回來的光被專門的接收器所接收，測出在此路程中有多少個(gè)半波長及其余數(shù)，即可得出目標(biāo)的距離。脈沖激光測距則是利用經(jīng)過電光調(diào)Q的激光器對目標(biāo)發(fā)射一個(gè)或一系列很窄的光脈沖，測量光脈沖到達(dá)目標(biāo)再由目標(biāo)返回接收機(jī)的時(shí)間，由此計(jì)算出目標(biāo)的距離。連續(xù)波激光測距發(fā)射功率低，測距大多數(shù)用于合作目標(biāo)。脈沖激光測距發(fā)射功率高，測距能力強(qiáng)，精度高，目前軍用的大部分都是脈沖激光測距儀。主要用于地形測量、戰(zhàn)場前沿測距，坦克及火炮的測距，測量云層、飛機(jī)、導(dǎo)彈以及人造衛(wèi)星的高度等。